Нанотрубки могут быть использованы в качестве катализаторов различными способами. Один из них заключается в пропускании через них электрического тока, что позволяет им отдавать электроны молекулам, контактирующим с реакционными участками. Такой перенос электронов облегчает протекание химических реакций и ускоряет их.
С точки зрения производственных процессов, нанотрубки могут быть синтезированы различными методами. Традиционные методы включают лазерную абляцию и дуговой разряд, но наиболее распространенным коммерческим процессом на сегодняшний день является химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Модифицированные методы CVD предполагают использование в качестве исходного сырья монооксида углерода. Однако в настоящее время развивается направление, связанное с использованием экологически чистого или отработанного сырья для производства нанотрубок. Например, для получения нанотрубок из экологически чистого сырья можно использовать углекислый газ, улавливаемый при электролизе в расплавленных солях. Пиролиз метана, представляющий собой прямое термическое разложение метана на водород и твердую сажу (в том числе нанотрубки), - еще один метод, использующий в качестве сырья отходы или побочные продукты производства метана.
Выбор исходного сырья также может повлиять на процесс синтеза. Метан и этилен требуют водорода при термической конверсии перед легированием в углеродные нанотрубки. С другой стороны, водород не играет существенной роли в синтезе нанотрубок через ацетилен, за исключением его восстановительного действия на катализатор. Было замечено, что при относительно низких концентрациях водорода он может способствовать росту углеродных нанотрубок, синтезированных через метан и этилен, за счет восстановления катализатора или участия в термической реакции. Кроме того, скорость роста нанотрубок, синтезированных через этилен, выше по сравнению с синтезированными через ацетилен, что говорит о "полимеризационно-подобном механизме формирования".
Поддержание оптимального времени пребывания имеет решающее значение для достижения относительно высокой скорости роста нанотрубок. Слишком низкое время пребывания может привести к невозможности накопления достаточного количества углеродного сырья, что приведет к его нерациональному использованию. И наоборот, слишком большое время пребывания может ограничить пополнение углеродного источника и привести к накоплению нежелательных побочных продуктов.
Нанотрубки также обладают значительным потенциалом в области "зеленых" технологий. Они могут использоваться в таких областях, как бетон, пленки и электроника, где их уникальные свойства позволяют находить экологически безопасные решения. Однако флагманским рынком для нанотрубок в "зеленых" технологиях являются литий-ионные аккумуляторы. Поскольку усилия по декарбонизации стимулируют электрификацию автомобилей, нанотрубки играют важнейшую роль в качестве проводящих добавок в литий-ионных аккумуляторах. В основном они используются в катоде в составе проводящей пасты. Также ведутся исследования по использованию нанотрубок в батареях нового поколения, таких как литий-воздушные или литий-серные батареи, а также в литий-металлических анодах.
При оценке воздействия нанотрубок на окружающую среду необходимо сравнивать их с альтернативными материалами. В случае использования углеродных нанотрубок в качестве проводящих добавок их можно сравнить с сажей и графеном. Сажа, как правило, имеет более высокие выбросы CO2 на килограмм по сравнению с графеном и углеродными нанотрубками, а также более высокие требования к нагрузке в композитах. Кроме того, шины, армированные нанотрубками, показали более низкий уровень выбросов наночастиц по сравнению с другими наноуглеродами, согласно исследованию, проведенному компанией Michelin. С другой стороны, графен имеет свои проблемы с точки зрения энергоэффективности, потребности в воде и использования агрессивных химических веществ при производстве, как, например, в компании Hummer.
В целом нанотрубки как катализаторы и их применение в различных отраслях промышленности открывают большие перспективы для создания экологически чистых и устойчивых технологий.
Хотите расширить возможности своей лаборатории в области каталитических исследований? Обратите внимание на компанию KINTEK - надежного поставщика лабораторного оборудования. Наша передовая продукция призвана помочь вам использовать возможности нанотрубок в качестве катализаторов. Наше оборудование позволяет оптимизировать параметры исследования для эффективного роста - от контроля температуры до точной регулировки давления роста. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом систем химического осаждения из паровой фазы (CVD) и инновационными методами, включая экологически чистое и отработанное сырье. Не упустите потенциал нанотрубок - сотрудничайте с компанией KINTEK уже сегодня и откройте новые возможности в области каталитических исследований. Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы получить консультацию!
